(57)【要約】【課題】セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能なセパレーターを提供する。また、上記のようなセパレーターを製造することが可能なセパレーター製造装置を提供する。さらにまた、上記のようなセパレーターを製造することが可能なセパレーター製造方法を提供する。【解決手段】基材層１０と、基材層１０との接合に用いられる接合ナノ繊維２２を少なくとも含むナノ繊維層２０とを有し、基材層１０とナノ繊維層２０とは、接合ナノ繊維２２により接合されているセパレーター１。【選択図】図１
2013030363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、
前記基材層との接合に用いられる接合ナノ繊維を少なくとも含むナノ繊維層とを有し、
前記基材層と前記ナノ繊維層とは、前記接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とするセパレーター。
【請求項２】
請求項１に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維は、熱接合性を有する樹脂からなり、
前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とするセパレーター。
【請求項３】
請求項２に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも低いことを特徴とするセパレーター。
【請求項４】
請求項３に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも１０℃以上低いことを特徴とするセパレーター。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維の平均径は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあることを特徴とするセパレーター。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記ナノ繊維層は、前記熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維をさらに含むことを特徴とするセパレーター。
【請求項７】
請求項１に記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維は、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂からなり、
前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が前記所定の溶媒で溶解した接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とするセパレーター。
【請求項８】
請求項７に記載のセパレーターにおいて、
前記ナノ繊維層は、前記所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂よりも前記所定の溶媒に対して低い溶解性を有する材料からなる低溶解性ナノ繊維をさらに含むことを特徴とするセパレーター。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記セパレーターの厚さは、１μｍ〜１００μｍの範囲内にあることを特徴とするセパレーター。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のセパレーターにおいて、
前記接合ナノ繊維は、電界紡糸法により得られたものであることを特徴とするセパレーター。
【請求項１１】
電界紡糸法により、基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸装置と、
前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて、前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合装置とを備えることを特徴とするセパレーター製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセパレーター製造装置において、
前記接合装置は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなることを特徴とするセパレーター製造装置。
【請求項１３】
基材層を準備する基材層準備工程と、
電界紡糸法により、前記基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸工程と、
前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合工程とをこの順番で含むことを特徴とするセパレーター製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のセパレーター製造方法において、
前記接合工程は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により前記接合ナノ繊維の少なくとも一部を溶融させて前記基材層と前記ナノ繊維層とを前記接合ナノ繊維で接合することを特徴とするセパレーター製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、セパレーター、セパレーター製造装置及びセパレーター製造方法に関する。
【０００２】
従来、基材層と、ナノ繊維を含むナノ繊維層とを有するセパレーターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来のセパレーターによれば、それぞれ異なる性質を有する基材層とナノ繊維層とを用いることにより、多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
また、従来のセパレーターによれば、基材層が有する性質にナノ繊維層が有する性質（広い表面積や微細な空隙等）を付加することにより、一層多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
また、従来のセパレーターによれば、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維の平均径や空隙が微細なナノ繊維層を備えるため、高い電解液吸収性、低いイオン抵抗性及び高いデンドライト耐性を備え、さらに、総厚の薄いセパレーターとすることが可能となる。
【０００４】
なお、「基材層」とは、ナノ繊維層を形成するための基材となる層のことをいう。
また、「ナノ繊維」とは、ポリマー材料からなり、平均径が数ｎｍ〜数千ｎｍの繊維のことをいう。さらに、「セパレーター」とは、電池（一次電池及び二次電池を含む。）やコンデンサー（キャパシターともいう。）等に用いるセパレーター（仕切り）のことをいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０３０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、セパレーターの技術分野においては、基材層とナノ繊維層との間の結合強度が小さい（つまり、剥離しやすい）場合があるということが知られている。このため、種々の接合材料を用いて基材層とナノ繊維層とを接合することが行われている（例えば、特許文献１の［００４０］段落参照。）。しかしながら、本発明の発明者らの研究により、上記のような場合には、セパレーターの通液性が低下し、その結果、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが困難であるという問題が判明した。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能なセパレーターを提供することを目的とする。また、上記のようなセパレーターを製造することが可能なセパレーター製造装置を提供することを目的とする。さらにまた、上記のようなセパレーターを製造することが可能なセパレーター製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者らは、基材層とナノ繊維層とを接合することによりセパレーターの通液性が低下してしまうことについて鋭意研究を重ねた結果、接合材料によりナノ繊維同士の間隙が埋まることが原因であることを見出した。これを踏まえて、本発明の発明者らは更なる研究を重ね、接合材料としてナノ繊維を用いることにより上記問題を解決することが可能であること（後述する実施形態参照。）に想到し、本発明を完成させるに至った。本発明は、以下の要素により構成される。
【０００９】
［１］本発明のセパレーターは、基材層と、前記基材層との接合に用いられる（接合材料としての）接合ナノ繊維を少なくとも含むナノ繊維層とを有し、前記基材層と前記ナノ繊維層とは、前記接合ナノ繊維により接合されていることを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明のセパレーターによれば、基材層との接合に用いられる接合ナノ繊維を少なくとも含むナノ繊維層を有するため、接合材料としての接合ナノ繊維がごく微細であることから、接合後にナノ繊維同士の間隙が埋まってしまうのを抑制することが可能となり、その結果、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能となる。
【００１１】
また、本発明のセパレーターによれば、それぞれ異なる性質を有する基材層とナノ繊維層とを用いることにより、従来のセパレーターと同様に、多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明のセパレーターによれば、基材層が有する性質にナノ繊維層が有する性質（広い表面積や微細な空隙等）を付加することにより、従来のセパレーターと同様に、一層多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
【００１３】
また、本発明のセパレーターによれば、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維の平均径や空隙が微細なナノ繊維層を備えるため、従来のセパレーターと同様に、高い電解液吸収性、低いイオン抵抗性及び高いデンドライト耐性を備え、さらに、総厚の薄いセパレーターとすることが可能となる。
【００１４】
［２］本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維は、熱接合性を有する樹脂からなり、前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維により接合されていることが好ましい。
【００１５】
このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを加熱により容易に接合することが可能となる。
【００１６】
なお、熱接合性を有する樹脂とは、いわゆる熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等）に加え、ポリウレタンのように熱による接合性を有する樹脂も広く含めたもののことをいう。
【００１７】
［３］本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも低いことが好ましい。
【００１８】
このような構成とすることにより、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが可能となる。
【００１９】
［４］本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維を構成する前記熱接合性を有する樹脂の融点は、前記基材層を構成する材料の融点よりも１０℃以上低いことが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが容易に可能となる。
【００２１】
［５］本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維の平均径は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを十分な強度で接合し、かつ、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能となる。
【００２３】
なお、本発明において、接合ナノ繊維の平均径を５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にしたのは、当該平均径が５０ｎｍより小さい場合には十分な強度で接合することができない場合があるためであり、当該平均径が１０００ｎｍより大きい場合にはセパレーターの通液性が低下してしまう場合があるためである。
【００２４】
［６］本発明のセパレーターにおいては、前記ナノ繊維層は、前記熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維をさらに含むことが好ましい。
【００２５】
このような構成とすることにより、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。
【００２６】
［７］本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維は、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂からなり、前記基材層と前記ナノ繊維層とは、少なくとも一部が前記所定の溶媒で溶解した接合ナノ繊維により接合されていることも好ましい。
【００２７】
このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを所定の溶媒を用いて容易に接合することが可能となる。
【００２８】
所定の溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦ等、種々の溶媒を用いることができる。また、複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。
【００２９】
［８］本発明のセパレーターにおいては、前記ナノ繊維層は、前記所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂よりも前記所定の溶媒に対して低い溶解性を有する材料からなる低溶解性ナノ繊維をさらに含むことが好ましい。
【００３０】
このような構成とすることにより、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。
【００３１】
［９］本発明のセパレーターにおいては、前記セパレーターの厚さは、１μｍ〜１００μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３２】
このような構成とすることにより、十分な機械的強度を有し、かつ、十分に低いイオン抵抗性を有するセパレーターとすることが可能となる。
なお、本発明において、セパレーターの厚さを１μｍ〜１００μｍの範囲内にしたのは、当該厚さが１μｍより薄い場合にはセパレーターの機械的強度を十分に高くすることができない場合があるためであり、当該厚さが１００μｍより厚い場合にはイオン抵抗性を十分に低くすることができない場合があるためである。
上記の観点からは、セパレーターの厚さが１０μｍ〜４０μｍの範囲内にあることが一層好ましい。
【００３３】
［１０］本発明のセパレーターにおいては、前記接合ナノ繊維は、電界紡糸法により得られたものであることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、所望の性質（組成、厚さ、目付、接合ナノ繊維の平均径、溶融温度、溶媒に対する溶解性等）を有するナノ繊維層を形成することが可能となる。
【００３５】
［１１］本発明のセパレーター製造装置は、電界紡糸法により、基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸装置と、前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて、前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合装置とを備えることを特徴とする。
【００３６】
本発明のセパレーター製造装置によれば、上記したような本発明のセパレーターを製造することが可能となる。
【００３７】
［１２］本発明のセパレーター製造装置においては、前記接合装置は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなることが好ましい。
【００３８】
このような構成とすることにより、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。
【００３９】
［１３］本発明のセパレーター製造方法は、基材層を準備する基材層準備工程と、電界紡糸法により、前記基材層における一方の面に、接合ナノ繊維を含むナノ繊維層を形成してナノ繊維積層体とする電界紡糸工程と、前記ナノ繊維積層体における前記接合ナノ繊維を用いて前記基材層と前記ナノ繊維層とを接合する接合工程とをこの順番で含むことを特徴とする。
【００４０】
本発明のセパレーター製造方法によれば、上記したような本発明のセパレーターを製造することが可能となる。
【００４１】
［１４］本発明のセパレーター製造方法においては、前記接合工程は、前記基材層と前記ナノ繊維層とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により前記接合ナノ繊維の少なくとも一部を溶融させて前記基材層と前記ナノ繊維層とを前記接合ナノ繊維で接合することが好ましい。
【００４２】
このような方法とすることにより、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１に係るセパレーター１を説明するための図である。
【図２】実施形態１に係るセパレーター製造装置１００の正面図である。
【図３】実施形態１に係るセパレーター製造方法のフローチャートである。
【図４】実施形態１に係るセパレーター製造方法を説明するための図である。
【図５】実施形態１における接合工程Ｓ３を説明するために示す図である。
【図６】実施形態２に係るセパレーター２を説明するための図である。
【図７】変形例におけるセパレーター製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明のセパレーター、セパレーター製造装置及びセパレーター製造方法について図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４５】
［実施形態１］
１．実施形態１に係るセパレーター１の構成
まず、実施形態１に係るセパレーター１の構成を説明する。
図１は、実施形態１に係るセパレーター１を説明するための図である。図１（ａ）は芯材（符号を図示せず。）に巻いた状態のセパレーター１の斜視図であり、図１（ｂ）はセパレーター１の拡大断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡで示す範囲をさらに拡大して示す模式図（以下、拡大模式図という。）である。
【００４６】
実施形態１に係るセパレーター１は、図１に示すように、基材層１０と、ナノ繊維層２０とを有する。セパレーター１においては、図１（ｃ）に示すように、基材層１０とナノ繊維層２０とは、接合ナノ繊維２２により接合されている。具体的には、基材層１０とナノ繊維層２０とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維２４により接合されている。
セパレーター１の厚さは、１μｍ〜１００μｍの範囲内にあり、例えば、２０μｍである。
【００４７】
実施形態１に係るセパレーター１は、後述するように、実施形態１に係るセパレーター製造装置１００を用いて、実施形態１に係るセパレーター製造方法により得ることができる。
【００４８】
基材層１０は長尺シートの形態を取っており、基材層１０としては、各種材料からなる不織布、織物、編物、紙等、通気性のあるものを用いることができる。実施形態１においては基材層１０として繊維質の基材層を用いており、図１（ｃ）中、符号１２で示すのは基材層１０中の基材繊維である。なお、基材層１０としては、繊維質以外のもの（例えば、多孔性のフィルム）も用いることができる。
基材層１０の厚さは、例えば１μｍ〜９０μｍのものを用いることができる。基材層１０の長さは、例えば１０ｍ〜１０ｋｍのものを用いることができる。
【００４９】
ナノ繊維層２０は、基材層１０との接合に用いられる接合ナノ繊維２２からなる。なお、ナノ繊維層は接合ナノ繊維を少なくとも含んでいればよく、その上であれば接合ナノ繊維以外の物質を含んでもよい。接合ナノ繊維２２は熱接合性を有する樹脂からなる。接合ナノ繊維２２の平均径は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあり、例えば、１００ｎｍである。接合ナノ繊維２２は、後述するように電界紡糸法により得ることができる。
【００５０】
セパレーター１においては、接合ナノ繊維２２を構成する熱接合性を有する樹脂の融点は、基材層１０を構成する材料（基材層繊維１２）の融点よりも低く、さらにいえば、１０℃以上低い。
【００５１】
２．実施形態１に係るセパレーター製造装置１００の構成
次に、実施形態１に係るセパレーター製造装置１００の構成を説明する。
図２は、実施形態１に係るセパレーター製造装置１００の正面図である。なお、図２においては、一部の部材（筐体２００や原料タンク２３２等）は断面図として示している。
【００５２】
セパレーター製造装置１００は、搬送装置１１０と、電界紡糸装置１２０と、接合装置１３０とを備える。セパレーター製造装置１００は、電界紡糸装置１２０を１台備える。
【００５３】
搬送装置１１０は、基材層１０を所定の搬送速度で搬送する。搬送装置１１０は、基材層１０を繰り出す繰り出しローラー１１１、基材層１０を巻き取る巻き取りローラー１１２、基材層１０の張りを調整するテンションローラー１１３，１１８及び繰り出しローラー１１１と巻き取りローラー１１２との間に位置する補助ローラー１１４を備える。繰り出しローラー１１１及び巻き取りローラー１１２は、図示しない駆動モーターにより回転駆動される構造となっている。
【００５４】
電界紡糸装置１２０は、電界紡糸法により、基材層１０における一方の面（実施形態１においては下方の面）に、接合ナノ繊維２２を含むナノ繊維層２０’を形成してナノ繊維積層体３０とする（後述する図４（ｂ）参照。）。
電界紡糸装置１２０は、図２に示すように、筐体２００と、ノズルユニット２１０と、ポリマー溶液供給部２３０と、コレクター２５０と、電源装置２６０と、補助ベルト装置２７０とを備える。電界紡糸装置１２０は、後述する複数の上向きノズル２２０の吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら吐出して、ナノ繊維層２０’を形成する。
【００５５】
筐体２００は、導電体からなる。
ノズルユニット２１０は、複数の上向きノズル２２０を有する。
本発明のセパレーター製造装置には様々な大きさ及び様々な形状を有するノズルユニットを用いることができるが、ノズルユニット２１０は、上面から見たときに一辺が０．５ｍ〜３ｍの長方形（正方形を含む）に見える大きさで、ブロック状の形状を有する。
【００５６】
上向きノズル２２０は、ポリマー溶液供給部２３０から供給される「接合ナノ繊維２２の原料であるポリマー溶液（熱接合性を有する樹脂のポリマー溶液）」を吐出口から吐出するノズルである。上向きノズル２２０は、ポリマー溶液を吐出口から上向きに吐出する。上向きノズル２２０を構成する材料としては導電体を用いることができ、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウム等を用いることができる。
【００５７】
上向きノズル２２０は、例えば、１．５ｃｍ〜６．０ｃｍのピッチで配列されている。上向きノズル２２０の数は、例えば、３６個（縦横同数に配列した場合、６個×６個）〜２１９０４個（縦横同数に配列した場合、１４８個×１４８個）とすることができる。
【００５８】
なお、実施形態１においては、ノズルとして上向きノズル２２０を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。ノズルとして横向きノズルを用いてもよいし、下向きノズルを用いてもよい。
【００５９】
ポリマー溶液供給部２３０は、ポリマー溶液をノズルユニット２１０に供給する。ポリマー溶液供給部２３０は、原料タンク２３２、撹拌装置２３３及び供給装置２３４を備える。電界紡糸装置１２０の原料タンク２３２には、接合ナノ繊維２２の原料が入る。
【００６０】
コレクター２５０は、ノズルユニット２１０の上方に配置されている。コレクター２５０は導電体からなり、図２に示すように、絶縁部材２５２を介して筐体２００に取り付けられている。
電源装置２６０は、上向きノズル２２０と、コレクター２５０との間に高電圧を印加する。電源装置２６０の正極はコレクター２５０に接続され、電源装置２６０の負極は筐体２００を介してノズルユニット２１０に接続されている。
【００６１】
補助ベルト装置２７０は、長尺シートＷの搬送速度に同期して回転する補助ベルト２７２と、補助ベルト２７２の回転を助ける５つの補助ベルト用ローラー２７４とを有する。５つの補助ベルト用ローラー２７４のうち１つ又は２つ以上の補助ベルト用ローラーが駆動ローラーであり、残りの補助ベルト用ローラーが従動ローラーである。コレクター２５０と基材層１０との間に補助ベルト２７２が配設されているため、基材層１０は、正の高電圧が印加されているコレクター２５０に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。
【００６２】
接合装置１３０は、ナノ繊維積層体３０における接合ナノ繊維２２を用いて基材層１０とナノ繊維層２０とを接合する装置である。接合装置１３０は、基材層１０と、ナノ繊維層２０’とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなる。接合装置１３０としては、図２に示すように、カレンダーロールを備えた熱接合装置を例示することができる。なお、加熱するための手段としては、例えば、カレンダーロール内にヒーター機能（図示せず。）を組み込んだものを用いることができるが、これ以外にも、たとえば、抵抗加熱器、赤外線加熱器、乾燥器、熱風発生器等を用いることも可能である。なお、図２においては、カレンダーロールは、上下１個ずつのローラーによってナノ繊維積層体３０を挟むような構成のものを例示したが、このような構成に限られるものではなく、上下２個ずつのローラーが存在するもの等種々の構成を有するカレンダーロールを使用することができる。
【００６３】
３．実施形態１に係るセパレーター製造方法の説明
次に、実施形態１に係るセパレーター製造方法を説明する。
図３は、実施形態１に係るセパレーター製造方法のフローチャートである。
図４は、実施形態１に係るセパレーター製造方法を説明するための図である。図４（ａ）は基材準備工程Ｓ１のときの基材１０の拡大断面図であり、図４（ｂ）は接合電界紡糸工程Ｓ２後のナノ繊維積層体３０の拡大断面図である。
図５は、実施形態１における接合工程Ｓ３を説明するために示す図である。図５（ａ）は接合工程Ｓ３の前の拡大模式図であり、図５（ｂ）は接合工程Ｓ３の後の拡大模式図である。
【００６４】
実施形態１に係るセパレーター製造方法は、図３に示すように、基材層準備工程Ｓ１と、電界紡糸工程Ｓ２と、接合工程Ｓ３とをこの順番で含む。実施形態１に係るセパレーター製造方法は、実施形態１に係るセパレーター製造装置１００を用いて行う。
【００６５】
１．基材層準備工程Ｓ１
基材準備工程Ｓ１は、図４（ａ）に示すように、基材層１０を準備する工程である。実施形態１においては、基材層１０は長尺シートの形態を取っている。なお、本発明のセパレーター製造方法においては、長尺シート以外の形態を取る種々の形状の基材層を用いることもできる。
【００６６】
２．電界紡糸工程Ｓ２
電界紡糸工程Ｓ２は、図４（ｂ）に示すように、電界紡糸法により、基材層１０における一方の面に、接合ナノ繊維２２を含むナノ繊維層２０’を形成してナノ繊維積層体３０とする工程である。
具体的には、まず、接合ナノ繊維２２の原料であるポリマー溶液を、電界紡糸装置１２０におけるポリマー溶液供給部２３０を通じてノズルユニット２１０へ供給する。次に、長尺シートである基材層１０を搬送装置１１０にセットし、基材層１０を繰り出しローラー１１１から所定の搬送速度で搬送させながら、電界紡糸装置１２０において基材層１０にナノ繊維層２０’を形成し、ナノ繊維積層体３０とする。
【００６７】
３．接合工程Ｓ３
接合工程Ｓ３は、図５に示すように、ナノ繊維積層体３０における接合ナノ繊維２２を用いて基材層１０とナノ繊維層２０とを接合する工程である。接合工程Ｓ３は、基材層１０とナノ繊維層２０’とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により接合ナノ繊維２２の少なくとも一部を溶融させて基材層１０とナノ繊維層２０とを接合ナノ繊維２２で接合する。当該工程はセパレーター製造装置１００の接合装置１３０により行われ、セパレーター１が製造される。製造されたセパレーター１は、巻き取りローラー１１２に巻き取られる。
【００６８】
以下に、実施形態１における紡糸条件を例示的に示す。
【００６９】
接合ナノ繊維２２の材料としては、熱接合性を有する樹脂、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）等を用いることができる。接合ナノ繊維２２の材料としては、基材層１０を構成する材料の融点よりも低い融点を有し、さらにいえば、１０℃以上低い融点を有するものを好適に用いることができる。
【００７０】
各種ポリマー溶液を製造するための溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦ等を用いることができる。また、溶媒として複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤等の添加剤を含有させてもよい。
【００７１】
搬送速度は、例えば０．２ｍ／分〜１００ｍ／分に設定することができる。上向きノズル２２０とコレクター２５０とノズルユニット２１０に印加する電圧は、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができ、５０ｋＶ付近に設定することが好ましい。
【００７２】
紡糸区域の温度は、例えば２５℃に設定することができる。紡糸区域の湿度は、例えば３０％に設定することができる。
【００７３】
以下、実施形態１に係るセパレーター１、セパレーター製造装置１００及びセパレーター製造方法の効果を記載する。
【００７４】
実施形態１に係るセパレーター１によれば、基材層１０との接合に用いられる接合ナノ繊維２２を少なくとも含むナノ繊維層２０を有するため、接合材料としての接合ナノ繊維がごく微細であることから、接合後にナノ繊維同士の間隙が埋まってしまうのを抑制することが可能となり、その結果、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能となる。
【００７５】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、それぞれ異なる性質を有する基材層１０とナノ繊維層２０とを用いることにより、従来のセパレーターと同様に、多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
【００７６】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、基材層１０が有する性質にナノ繊維層２０が有する性質（広い表面積や微細な空隙等）を付加することにより、従来のセパレーターと同様に、一層多様な性質を有するセパレーターとすることが可能となる。
【００７７】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、一般的な繊維層を有するセパレーターと比較して繊維の平均径や空隙が微細なナノ繊維層２０を備えるため、従来のセパレーターと同様に、高い電解液吸収性、低いイオン抵抗性及び高いデンドライト耐性を備え、さらに、総厚の薄いセパレーターとすることが可能となる。
【００７８】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、接合ナノ繊維２２は熱接合性を有する樹脂からなり、基材層１０とナノ繊維層２０とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維２４により接合されているため、基材層とナノ繊維層とを加熱により容易に接合することが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、接合ナノ繊維２２を構成する熱接合性を有する樹脂の融点は、基材層１０を構成する材料の融点よりも低いため、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、接合ナノ繊維２２を構成する熱接合性を有する樹脂の融点は、基材層１０を構成する材料の融点よりも１０℃以上低いため、加熱により接合ナノ繊維を選択的に溶融することが容易に可能となる。
【００８１】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、接合ナノ繊維２２の平均径は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあるため、基材層とナノ繊維層とを十分な強度で接合し、かつ、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、セパレーター１の厚さが１μｍ〜１００μｍの範囲内にあるため、十分な機械的強度を有し、かつ、十分に低いイオン抵抗性を有するセパレーターとすることが可能となる。
【００８３】
また、実施形態１に係るセパレーター１によれば、接合ナノ繊維２２は電界紡糸法により得られたものであるため、所望の性質（組成、厚さ、目付、接合ナノ繊維の平均径、溶融温度、溶媒に対する溶解性等）を有するナノ繊維層を形成することが可能となる。
【００８４】
実施形態１に係るセパレーター製造装置１００によれば、電界紡糸装置１２０と、接合ナノ繊維２２を用いて基材層１０とナノ繊維層２０とを接合する接合装置１３０とを備えるため、上記したような実施形態に係るセパレーター１を製造することが可能となる。
【００８５】
また、実施形態１に係るセパレーター製造装置によれば、接合装置１３０は、基材層１０とナノ繊維層２０’とを積層した状態で熱圧着する熱接合装置からなるため、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。
【００８６】
実施形態１に係るセパレーター製造方法によれば、基材層準備工程Ｓ１と、電界紡糸工程Ｓ２と、接合ナノ繊維２２を用いて基材層１０とナノ繊維層２０とを接合する接合工程Ｓ３とをこの順番で含むため、上記したような実施形態１に係るセパレーター１を製造することが可能となる。
【００８７】
また、実施形態１に係るセパレーター製造方法によれば、接合工程Ｓ３は、基材層１０とナノ繊維層２０とを積層した状態で熱圧着する熱接合工程であって、当該熱接合工程により接合ナノ繊維２２の少なくとも一部を溶融させて基材層１０とナノ繊維層２０とを接合ナノ繊維２２で接合するため、接合ナノ繊維として熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用いた場合において、基材層とナノ繊維層とを加熱により接合することが可能となる。
【００８８】
［実施形態２］
図６は、実施形態２に係るセパレーター２を説明するための図である。図６（ａ）は芯材（符号を図示せず。）に巻いた状態のセパレーター２の斜視図であり、図６（ｂ）はセパレーター２の拡大断面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＢで示す範囲をさらに拡大して示す模式図である。
【００８９】
実施形態２に係るセパレーター２は、基本的には実施形態１に係るセパレーター１と同様の構成を有するが、ナノ繊維層の構成が実施形態１に係るセパレーター１とは異なる。すなわち、実施形態２に係るセパレーター２においては、図６に示すように、ナノ繊維層４０は、熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維４６をさらに含む。なお、図６（ｃ）において符号４２で示すのは接合ナノ繊維であり、実施形態１における接合ナノ繊維２２と同様の構成を有するものである。
【００９０】
高融点ナノ繊維４６の材料としては、熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料であれば種々の材料を用いることができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）、シルク、セルロース、キトサン等を用いることができる。
【００９１】
上記のように、実施形態２に係るセパレーター２においては、ナノ繊維層の構成が実施形態１に係るセパレーター１とは異なるが、実施形態１に係るセパレーター１の場合と同様に、基材層１０との接合に用いられる接合ナノ繊維４２を少なくとも含むナノ繊維層４０を有するため、セパレーターの通液性が低下するのを抑制することが可能であり、従来のセパレーターよりも、一層高い電解液吸収性や一層低いイオン抵抗を実現することが可能となる。
【００９２】
また、実施形態２に係るセパレーター２によれば、ナノ繊維層４０は、熱接合性を有する樹脂の融点よりも高い融点を有する材料からなる高融点ナノ繊維４６をさらに含むため、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。
【００９３】
なお、実施形態２に係るセパレーター２は、ナノ繊維層の構成以外は実施形態１に係るセパレーター１と同様の構成を有するため、実施形態１に係るセパレーター１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００９４】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００９５】
（１）上記各実施形態における各構成要素の数、位置関係、大きさは例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９６】
（２）上記各実施形態においては、基材層１０及びナノ繊維層からなるセパレーターを例にとって本発明のセパレーターを説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材層及びナノ繊維層以外の構成要素（補強部材等）をさらに備えるセパレーターとしてもよい。
【００９７】
（３）上記実施形態１に係るセパレーター１は、実施形態に係るセパレーター製造装置１００を用いて製造するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のセパレーターは、電界紡糸装置及び接合装置がそれぞれ別体となっているセパレーター製造装置を用いて製造してもよい。このように、本発明のセパレーターは、種々のセパレーター製造装置を用いて製造することができる。
【００９８】
（４）上記実施形態１に係るセパレーター１は、実施形態に係るセパレーター製造方法により製造するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のセパレーターは、基材層を製造する工程と電界紡糸工程とを同時に行うセパレーター製造方法により製造してもよい。このように、本発明のセパレーターは、種々のセパレーター製造方法を用いて製造することができる。
【００９９】
（５）上記実施形態１に係るセパレーター製造方法は、上記のセパレーター製造装置１００を用いて行うものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のセパレーター製造方法は、電界紡糸装置及び接合装置がそれぞれ別体となっているセパレーター製造装置を用いて行ってもよい。このように、本発明のセパレーター製造方法は、種々のセパレーター製造装置を用いて行うことができる。
【０１００】
（６）上記各実施形態においては、熱接合性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用い、基材層１０とナノ繊維層とは、少なくとも一部が熱で溶融した接合ナノ繊維により接合されているセパレーターを例にとって本発明を説明したが、本発明のセパレーターはこれに限定されるものではない。図７は、変形例におけるセパレーター製造方法のフローチャートである。例えば、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂からなる接合ナノ繊維を用い、基材層とナノ繊維層とは、少なくとも一部が所定の溶媒で溶解した接合ナノ繊維により接合されているセパレーターとしてもよい。このようなセパレーターは、例えば図７に示すように、接合ナノ繊維に対して適度な溶解性を有する溶媒にナノ繊維積層体を浸して、又は当該溶媒の蒸気にナノ繊維積層体を通して基材層とナノ繊維層とを接合する接合工程（溶解接合工程）Ｓ３’を行うことで製造することができる。このような構成とすることにより、基材層とナノ繊維層とを所定の溶媒を用いて容易に接合することが可能となる。
【０１０１】
（７）また、上記（６）の場合においては、ナノ繊維層は、所定の溶媒に対して溶解性を有する樹脂よりも所定の溶媒に対して低い溶解性を有する材料からなる低溶解性ナノ繊維をさらに含むことが好ましい。このような構成とすることにより、繊維の平均径や空隙が微細というナノ繊維層の構造が壊れてしまうのを抑制することが可能となる。
【０１０２】
（８）上記実施形態１においては、電界紡糸装置１２０を１台備えるセパレーター製造装置１００を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電界紡糸装置を２台以上備えるセパレーター製造装置を本発明に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１０３】
１，２…セパレーター、１０…基材層、１２…基材繊維、２０，４０…（接合工程後の）ナノ繊維層、２０’…（接合工程前の）ナノ繊維層、２２，４２…接合ナノ繊維、２４，４４…溶融した接合ナノ繊維、３０…ナノ繊維積層体、４６…高融点ナノ繊維、１００…セパレーター製造装置、１１０…搬送装置、１１１…繰り出しローラー、１１２…巻き取りローラー、１１３，１１８…テンションローラー、１１４…補助ローラー、１２０…電界紡糸装置、１３０…接合装置、２００…筐体、２１０…ノズルユニット、２２０…上向きノズル、２５０…コレクター、２５２…絶縁体、２６０…電源装置、２７０…補助ベルト装置、２７２…補助ベルト、２７４…補助ベルト用ローラー
【図１】
2013030363.tif 000003
【図２】
2013030363.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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